方瑞艳闭合电路欧姆定律优质课教案word版本.doc

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《闭合电路的欧姆定律》教学设计

姓　　名： 方瑞艳
单　　位： 安阳市第三十九中学
通讯地址： 安阳市平原桥北安阳市实验中学
邮　　编： 455000
联系电话： [phone]

第七节 闭合电路的欧姆定律
河南省安阳市实验中学(第39中学） 方瑞艳
一、教材分析
课标分析：知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律
教材地位：闭合电路欧姆定律是恒定电流一章的核心内容，具有承前启后的作用。既是本章知识的高度总结，又是本章拓展的重要基础；通过学习，既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握，又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。同时，闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性，是功能关系学习的好素材。
二、学情分析
学生通过前面的学习，理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识，认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势，并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题，已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律，并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。但是由于闭合电路的欧姆定律的相关知识较为抽象，而且学生刚学过欧姆定律，容易形成“电源没有内阻”、“路端电压不随外电路变化”等思维定势，故学生理解起来仍然存在很大的难度。
三、教学目标
（一）知识与技能
1、通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达，并能用来分析有关问题。
3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
4、熟练应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算
（二）过程与方法
1、经历闭合电路欧姆定律及其公式的推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力。
2、通过探究电源电动势与内外电压的关系及路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法。
3、利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感态度价值观
1、通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。
2、通过实验探究，加强对学生科学素养的培养。
3、通过实际问题分析，拉近物理与生活的距离，增强学生学习物理的兴趣。
四、教学重难点
教学重点：
（1）闭合电路的欧姆定律；
（2）路端电压与电流（外电阻）的关系。
教学难点：
（1）电源的电动势与内、外电路上电势降落的关系；
（2）路端电压与电流（或外电阻）的关系。
五、课时安排：1课时
六、教学方法
实验法、启发式法、讲练法。
七、教学用具
学生分组实验：可调内阻电池、电阻箱、开关、电压表(两个)及导线若干。
演示实验：1号干电池3节、演示电压表1个、演示电流表1个、变阻箱1个、开关、导线若干。
八、教学过程
（一）引入新课：
播放视频：南孚电池，玩具车用完收音机还能接着用。提出问题：为什么同一节电池，玩具车认为没电了，收音机却还能接着用？
学生回答：可能1.电动势变了。
可能2.收音机工作时电流小。
引导学生分析，推翻“可能1”，保留“可能2”。
电路中的电流与哪些因素有关，用电器接上电源后，实际获得的电压与电源的电动势有怎样的关系？咱们本节课就来解决这些问题。
（二）进行新课：
1.闭合电路
（1）电路结构
要解决这些问题，我们需要先了解电路的结构。我们把由用电器，导线，电源，开关构成的电路叫做闭合电路，也叫全电路。

把用电器，导线，开关叫做闭合电路的外电路。
把电源的内部叫做闭合电路的内电路。
（2）闭合电路中的电流方向
在外电路中电流从正极流向负极，在内电路中，从负极流向正极。
内外电路电流相等。
（3）闭合电路中的电势变化
在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势移动，即沿电流方向，电势降低。
外电路上总的电势降落，叫外电压。习惯上叫路端电压。
我们不禁要猜想：电源有内阻，内电路上沿电流方向是否也有电势降落（内电压）？
假如我们能把电压表接到电源内部，很容易就能测量出是否有内电压。但直接测干电池或蓄电池的内电压是不可能的，所以本节课咱们用一种可调内阻的化学电池来探究．
展示铅酸电池，讲解其结构

学生分组实验：探究电源电动势与内外电路电势降落的关系
[实验原理]
利用电压表，分别测出可调内阻的电池的电动势、内电压受外电压，比较电动势与内外电压之间的关系，其电路如下图．(虚线框内为可调内阻电池)

R

"
V2
S
R

V2

V1

S

[实验仪器]
化学电池、电阻箱、开关、电压表(两个)及导线若干．
[实验步骤]
实验步骤：
①按图连接电路。
②闭合S,调节R的阻值。
③把V1、V2的示数填入下表(测5-6组数据)。

U外(v)

U内(v)

U外+ U内(v)

④断开电路，测电源电动势E。
⑤整理仪器。
说明：S闭合前，把电压表作为理想电表处理，则的读数即可作为电源的电动势，的读数为零．
[注意事项]
①为了尽量准确地测量内电压U′，探针a、b应插在紧靠电极板的沟槽中，使之尽量与极板接近，但不能接触．
②实验中用电阻箱作为电源负载，是因为可调内阻电池电动势小，内阻大，故通过电阻箱的电流不会超过额定值，而一般实验中不允许把电阻箱作为负载．
[实验误差的来源与分析]
①电表读数时有视差．
②探针C、D间距离小于极板A、B间距离，使测出的内电压小于真实值．
③电池工作后，两探针表面状态不一致，形成一对电极，而产生极化电动势．
[实验结论]
引导学生分析实验结论：
E = U外+ U内
即：电源电动势等于内外电路电势降落之和。
引导学生根据下图分析内、外电路的电势变化。

闭合电路的电势

学生讨论：如果电源是一节干电池，在电源的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高。在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低。
（4）闭合电路中的能量转化
教师：引导学生推导闭合电路的欧姆定律。可按以下思路进行：
E
r
A
B
R
I
U外
用电器

设电源电动势为E，内阻为r，内电压为U内，外电路路端电压为U外，闭合电路的电流为I，
①写出在t时间内，外电路中消耗的电能E外的表达式；
②写出在t时间内，内电路中消耗的电能E内的表达式；
③写出在t时间内，电源中非静电力做的功W的表达式；
学生：①E外＝U外It
②E内＝U内It
③W＝Eq＝EIt
根据能量守恒定律，W＝E外＋E内
即EIt＝U外It＋U内It
整理得：
E = U外+ U内
适用条件：任何电路
又一次证明：电源电动势等于内外电路电势降落之和。

思考：若外电路为纯电阻电路，情况又怎样呢？
2.闭合电路欧姆定律
若外电路为纯电阻电路，外电阻为R,
则：E＝IR +I r
整理得：I＝
总结：这就是闭合电路的欧姆定律。
(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。
(2)公式：I＝
(3)适用条件：外电路是纯电阻的电路。

[揭秘]同一节电池，玩具车用完收音机还能接着用的原因。
[小试身手]
【例题1】在图中R1＝14 Ω，R2＝9 Ω。当开关处于位置1时，电流表读数I1＝0.2 A；当开关处于位置2时，电流表读数I2＝0.3 A。求电源的电动势E和内电阻r。

求电动势和内阻

解：根据闭合电路欧姆定律，题述的两种情况可列以下两个方程
E＝I1R1＋I1r
E＝I2R2＋I2r
消去E，解出r，得r＝
代入数值，得r＝1 Ω
将r代入E＝I1R1＋I1r中，得
E＝3 V

教师引导学生分析解决例题。

3． 路端电压与负载的关系
（1）理论分析:
思考1：对给定的电源，E、r均为定值，外电阻R变化时，电路中的电流如何变化？
学生：据I＝可知，R增大时I减小；R减小时I增大。
思考2：外电阻增大时，路端电压如何变化？试推导路端电压与电流的关系式，再行分析。
学生整理得：U＝E－Ir
可见：当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。
（2）实验探究:
实践是检验真理的唯一标准，事实是这样的吗？让我们一起用实验来验证一下。
[演示实验] 探究路端电压随外电阻变化的规律。
①投影实验电路图如图所示。

研究路端电压

②按电路图连接电路。
③调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流(或外电阻)而改变。
总结实验结论：
当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小。
（3）两种特殊情况：
思考1：在闭合电路中，当外电阻很大时，会发生什么现象呢？
断路。断路时，外电阻R→∝，电流I＝0，U内＝0，U外＝E。
电压表测电动势就是利用了这一原理。
思考2：当外电阻等于零时，又会发生什么现象？
发生短路现象。
短路时，外电阻R＝0，U外＝0，U内＝E＝Ir，故短路电流I＝。
一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005 Ω～0.1 Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，可能烧坏电源，甚至引起火灾。
实际中，要防止短路现象的发生。
[思考与讨论]
为什么傍晚用电多的时候灯光发暗，而夜深人静的时候灯光特别明亮。又如插上电炉、电暖气等功率较大的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上又亮起来。试着解释这种现象。

（三）课堂总结、扩展
通过本节课的学习，我们有哪些收获？
1．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。电源电动势等于闭合电路内、外电阻上的电势降落U内和U外之和，即E＝U内＋U外。
2.闭合电路欧姆定律
（1）表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
（2）表达式 I＝
3．路端电压与负载的关系
（1）路端电压U 随电流I 变化的关系式：

（2）路端电压随外电路电阻R的增大而增大
断路： 外电阻R→∝，电流I＝0，U内＝0，U外＝E
短路：外电阻R＝0，U外＝0，U内＝E＝Ir，故短路电流I＝
九、课后作业
1.比较闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律的区别。
2.以路端电压U为纵坐标，电流I为横坐标,画出 U—I图象，思考：图像与纵轴U和横轴I的交点表示的物理意义分别是什么？直线斜率的绝对值呢？

十、板书设计
§2-7闭合电路欧姆定律

只供学习与交流
1.闭合电路
外电路 R 沿电流方向电势降落
内电路 r 沿电流方向电势“升中有降”
U外(v)

U内(v)

U外+ U内(v)

2.闭合电路欧姆定律
（1）内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
（2）公式：
（3）适用条件：纯电阻电路
3.路端电压与负载的关系

十一、课后反思
本节内容是人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流第七节《闭合电路欧姆定律》一课，本节课是恒定电流一章的核心内容，具有承前启后的作用。既是本章知识的高度总结，又是本章拓展的重要基础；通过学习，既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握，又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。同时，闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性，是功能关系学习的好素材。
但是由于闭合电路的欧姆定律的相关知识较为抽象，而且学生刚学过欧姆定律，容易形成“电源没有内阻”、“路端电压不随外电路变化”等思维定势，故学生理解起来仍然存在很大的难度。
为克服这种思维定式，引导学生认识到电源电动势等于闭合电路内、外电阻上的电势降落U内和U外之和，本节课采用学生分组随堂实验探究的操作模式，学生在老师的启发和帮助下，利用化学电池，通过自己实验操作，来探究电源电动势与内外电路电势降落的关系，从而解决问题，得出结论，获取新知识。在教学过程中，抓住了知识的产生过程，积极引导学生主动探究，突出了学生的课堂主体地位，培养了学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法。
同时，在老师的适时引导下，结合逻辑推理分析，同时加以师生共同的实验验证，分析问题，解决问题。加强了对学生科学素养的培养，提高了学生的推理能力。
不足之处：课堂容量比较大，时间比较紧张，以至于学生在自主探究问题时，教师没能有足够的时间，引导学生把问题挖掘的更深入，更彻底。